電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用

崔永峰

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦， 山東 萊州 261442)

電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用

崔永峰

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦， 山東 萊州 261442)

本文對(duì)電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)在實(shí)際使用過(guò)程中，電控系統(tǒng)相序轉(zhuǎn)換存在的繁瑣問(wèn)題進(jìn)行了闡述與分析，通過(guò)對(duì)電控系統(tǒng)相序控制部分進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換改造，解決了存在的問(wèn)題，并創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)； 相序控制； 自動(dòng)轉(zhuǎn)換

0 引言

山特維克公司的DD311電動(dòng)液壓鑿巖臺(tái)車(chē)和DS311電動(dòng)液壓錨桿臺(tái)車(chē)，是隧道和地下礦山開(kāi)采中重要的掘進(jìn)和支護(hù)設(shè)備，兩種設(shè)備的底盤(pán)結(jié)構(gòu)相同，工作臂根據(jù)設(shè)備承擔(dān)的任務(wù)不同，加裝了專業(yè)的工作機(jī)構(gòu)，形成了可以完成不同任務(wù)的兩種設(shè)備，但是兩種設(shè)備的基本配置通用性非常高，都屬于電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)類設(shè)備。

兩種設(shè)備都適用于40 m2以上斷面的平巷和隧道的快速精準(zhǔn)掘進(jìn)及錨桿支護(hù)工作，設(shè)備底盤(pán)為鉸接式重型底盤(pán)，有堅(jiān)固的防砸駕駛棚，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用靜液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)前后四輪同時(shí)運(yùn)行，可以在14%的坡度上以5 km/h的速度運(yùn)行。工作部分由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵組，其中的主工作泵為一臺(tái)德國(guó)Rexroth公司的A10VO100型軸向柱塞泵，為液壓系統(tǒng)的沖擊和推進(jìn)功能提供動(dòng)力，另一臺(tái)齒輪泵為液壓系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)功能提供動(dòng)力，采用液控先導(dǎo)式鉆進(jìn)系統(tǒng)，鉆孔施工節(jié)能、高效、安全。三山島金礦作為全國(guó)最大的黃金礦山之一，同時(shí)也是機(jī)械化程度最高的金屬礦山，為了滿足礦山井下生產(chǎn)需求，從2013年開(kāi)始批量引進(jìn)使用山特維克公司生產(chǎn)的DD311電動(dòng)液壓鑿巖臺(tái)車(chē)和DS311電動(dòng)液壓錨桿臺(tái)車(chē)，對(duì)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高工作效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，保障工作安全，起著舉足輕重的作用。

1 現(xiàn)場(chǎng)工作狀況分析

DD311電動(dòng)液壓鑿巖臺(tái)車(chē)和DS311電動(dòng)液壓錨桿臺(tái)車(chē)主電機(jī)功率55 kW，空壓機(jī)電機(jī)功率7.5 kW，水泵電機(jī)功率4 kW，工作電壓380 V，主電機(jī)采用Y- Δ降壓?jiǎn)?dòng)方式，空壓機(jī)電機(jī)、水泵電機(jī)采用直接啟動(dòng)方式。為確保設(shè)備安全運(yùn)行，對(duì)三臺(tái)電機(jī)的相序要求是必須保證電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果電機(jī)反轉(zhuǎn)將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。投入使用的四臺(tái)DS311錨桿臺(tái)車(chē)和二臺(tái)DD311鑿巖臺(tái)車(chē)全部是標(biāo)準(zhǔn)配置，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)相序保護(hù)繼電器K320，三相交流電源接入后，如果相序正確，電機(jī)控制回路內(nèi)的相序繼電器輔助觸點(diǎn)閉合，PLC輸入點(diǎn)得電，輸出點(diǎn)控制的繼電器得電閉合，電機(jī)可以正常啟動(dòng)；如果相序不正確，PLC輸入點(diǎn)不得電，PLC輸出點(diǎn)相序錯(cuò)誤指示燈點(diǎn)亮，電機(jī)控制回路內(nèi)的相序繼電器輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)不能啟動(dòng)。在每次接電作業(yè)時(shí)都要試驗(yàn)和倒換相序，司機(jī)從臺(tái)車(chē)操作室走到電纜接電地點(diǎn)，距離80～100 m，來(lái)回行走影響作業(yè)效率。同時(shí)根據(jù)井下采場(chǎng)的實(shí)際情況，巖石的穩(wěn)定性很容易每時(shí)每刻都會(huì)發(fā)生狀態(tài)變化，遇到合適的因素就會(huì)發(fā)生掉落，操作人員如果經(jīng)常暴露在不穩(wěn)定的巖石下，很容易發(fā)生被人身傷害事故。針對(duì)這一情況，決定對(duì)設(shè)備的電控部分進(jìn)行技術(shù)改造，達(dá)到設(shè)備每次接電作業(yè)后不用試驗(yàn)和倒換相序，三相交流電相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換到設(shè)備電機(jī)運(yùn)行所需的正確相序，操作人員可直接進(jìn)行作業(yè)的目的。

2 實(shí)施方案

(1)對(duì)照設(shè)備生產(chǎn)方提供的電氣圖紙，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析論證，決定對(duì)電控系統(tǒng)的主回路、控制回路進(jìn)行局部改造，從理論上確定了改造方案。之后對(duì)設(shè)備的主電控箱內(nèi)部空間進(jìn)行了確認(rèn)，存在安裝新增電器元件的空間，具備實(shí)施改造方案的條件。

(2)計(jì)算臺(tái)車(chē)負(fù)載總功率和最大電流，根據(jù)功率和電流選擇電器元件。根據(jù)公式：

P=√3×3U×Ie×cosφ×η

(1)

式中P—電動(dòng)機(jī)額定功率，kW；U—電動(dòng)機(jī)線電壓，V；Ie—電動(dòng)機(jī)額定電流，A； cosφ—電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，取0.85；η—電動(dòng)機(jī)效率，取0.9。

主電機(jī)功率55 kW，額定電流為：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=55×103/380×1.732×0.85×0.9=109.2 A。

水泵電機(jī)功率4 kW，額定電流為：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=4×103/380×1.732×0.85×0.9=7.9 A。

空壓機(jī)電機(jī)功率7.5 kW，額定電流為：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=7.5×103/380×1.732×0.85×0.9=14.8 A。

臺(tái)車(chē)額定負(fù)載電流=109.2 A+7.9 A+14.8 A=131.9 A。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，臺(tái)車(chē)最大負(fù)載電流在130 A左右，設(shè)計(jì)在主電控箱內(nèi)增加2臺(tái)交流接觸器(K106和K107)，根據(jù)計(jì)算電流，選用上海人民電器廠生產(chǎn)的交流接觸器，型號(hào)為CJ20- 160，額定工作電流160 A線圈電壓380 V，增加1只相序繼電器(K321)，選用山特維克公司進(jìn)口產(chǎn)品，重新設(shè)計(jì)后的電氣原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 電氣原理圖

(3)在設(shè)備的主電控箱內(nèi)選擇合適的位置，根據(jù)交流接觸器的安裝孔進(jìn)行鉆孔攻絲，安裝固定2臺(tái)交流接觸器(K106和K107)，1只相序繼電器安裝在35 mm標(biāo)準(zhǔn)卡軌上。根據(jù)原理圖進(jìn)行一次、二次線路配線。

在進(jìn)行主回路配線時(shí)，每根電纜兩端都按電工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用液壓壓線鉗壓接制作了銅接頭進(jìn)行聯(lián)接。為了方便直觀的進(jìn)行三相交流電的相序轉(zhuǎn)換，用黃、綠、紅三種顏色的熱縮絕緣套管對(duì)三相電纜進(jìn)行標(biāo)識(shí)，既提高了電纜的絕緣效果，又非常美觀。在進(jìn)行控制回路配線時(shí)，因進(jìn)口相序繼電器有兩對(duì)常開(kāi)、常閉輔助觸點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)交流接觸器也有兩對(duì)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)，為了增加輔助觸點(diǎn)的容量，對(duì)相序繼電器的兩對(duì)輔助觸點(diǎn)進(jìn)行了并接，對(duì)交流接觸器的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)也進(jìn)行了并接，這樣只要有一對(duì)輔助觸點(diǎn)閉合，主回路就能進(jìn)行正常通電工作。

分別在K106和K107交流接觸器上端接線順序都是L1、L2、L3，K106接觸器下端接線順序L1、L2、L3，K107接觸器下端接線順序L3、L2、L1。為了保證K106和K107交流接觸器只能有一臺(tái)吸合，對(duì)K106和K107接觸器進(jìn)行輔助觸點(diǎn)互鎖，如果外接電源相序正確時(shí)，相序繼電器K321不能動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)控制K107接觸器吸合；當(dāng)外接電源相序不正確時(shí)，相序繼電器K321動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，控制K106接觸器吸合，三相電源相序可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)。

(4)電氣控制系統(tǒng)主回路、控制回路配線完畢之后，進(jìn)行重新檢查、核對(duì)，然后進(jìn)行接電試車(chē)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試車(chē)，接電后相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)，改造取得成功。

圖2 技術(shù)改造后的主電控箱局部圖

3 技術(shù)改造后的創(chuàng)新點(diǎn)及效果

(1)針對(duì)電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)電控部分存在使用不方便的不足之處，采用合理的設(shè)計(jì)和元件選型，大膽改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，使用了相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)后，縮短了電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)作業(yè)前的準(zhǔn)備時(shí)間，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率和設(shè)備的使用率。

(2)設(shè)備在采場(chǎng)接上交流電后相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了使用要求，操作工直接就可以進(jìn)行作業(yè)，減少了操作人員在采場(chǎng)內(nèi)暴露在不穩(wěn)定巖石下的時(shí)間，降低了操作人員發(fā)生人身傷害事故的幾率。

(3)對(duì)主電氣控制柜進(jìn)行三相電源相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)改造，是三山島金礦對(duì)該類型進(jìn)口無(wú)軌設(shè)備的首次嘗試，取得圓滿成功，得到了設(shè)備生產(chǎn)方面服務(wù)工程師的肯定和贊揚(yáng)，可以在集團(tuán)內(nèi)同類型設(shè)備推廣。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

(1)單臺(tái)設(shè)備實(shí)施相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)改造的備件與材料費(fèi)用：

國(guó)產(chǎn)交流接觸器(上海人民電器CJ20- 160 A)2臺(tái)：385元/臺(tái)×2=770元。

進(jìn)口相序繼電器(山特維克備件)1個(gè)：954.3元。

其它輔件：6 m電纜(35 mm2)、15 m銅芯線(1.5 mm2)、6米電纜熱縮管(黃、綠、紅三種顏色)、24個(gè)銅接頭(250 A)、8個(gè)鍍鋅螺栓(M6×20)合計(jì)約100元。

總投資為：770+954.3+100=1824.3元。

(2)如果讓設(shè)備生產(chǎn)廠家在單臺(tái)電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)上增加該項(xiàng)配置，達(dá)到改造后的效果，至少要在原機(jī)采購(gòu)價(jià)格的基礎(chǔ)上增加投資10萬(wàn)元左右。

(3)通過(guò)對(duì)比可以看出，本次相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)改造可以使單臺(tái)設(shè)備節(jié)省資金10萬(wàn)元左右，目前有6臺(tái)設(shè)備投入使用，節(jié)省設(shè)備采購(gòu)資金10×6=60萬(wàn)元左右。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

電動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)電控部分相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換改造后投入使用以來(lái)，設(shè)備操作人員每次作業(yè)前不用重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)和倒換相序，設(shè)備接上交流電后相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正常狀態(tài)，設(shè)備直接進(jìn)入可操作狀態(tài)，設(shè)備操作人員非常滿意，滿足了礦山增產(chǎn)增效對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的需求，只用很小的投資，創(chuàng)造的效益十分顯著，同時(shí)對(duì)同類型臺(tái)車(chē)進(jìn)行技術(shù)改造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得在同行業(yè)中推廣應(yīng)用。

Technology Application of Automatically Converting of Electro-hydraulic Jumbo Phase Sequence

CUI Yong-feng

The paper expounds and analyses complex problems of phase sequence converting of electronic control system of electro-hydraulic jumbo in the actual process of using, by remodeling of its phase control section, solves the problems, and creates a significant economic benefits.

electro-hydraulic jumbo； phase sequence control； automatically converting

2015-01-19

崔永峰(1970-)，男，山西朔州人，工程師，大學(xué)本科，主要從事進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)地下無(wú)軌采礦設(shè)備日常使用的技術(shù)與維護(hù)管理工作、采購(gòu)選型論證、技術(shù)與商務(wù)洽談、交機(jī)驗(yàn)收、技術(shù)培訓(xùn)等工作，現(xiàn)任山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦機(jī)械副主任工程師。

TP421.24

B

1003-8884(2015)02-0038-03